JP2019503105A - Multi-resolution compressed sensing image processing - Google Patents

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Abstract

単一ネイティブ解像度画像の圧縮されたバージョンを表す圧縮測定値のセットからマルチ解像度画像を構築するためのシステムおよび方法が提供される。一態様では、圧縮センシング行列を使用して生成された、シーンの単一ネイティブ解像度画像の圧縮されたバージョンを表す、圧縮センス測定値が取り出される。所望の2次元マルチ解像度画像の大きさが決定され、複数の領域が割り振られ、各割り振られた領域がそれぞれの解像度を有する。各割り振られた領域の解像度をネイティブ解像度にマッピングするように拡張行列が定義され、圧縮センス測定値と、圧縮センシング行列と、定義された拡張行列とを使用して、シーンのマルチ解像度画像が構築される。様々な態様では、フル解像度または他のマルチ解像度画像が、新しい圧縮測定値を再生成することなしに同じ圧縮測定値から構築され得る。Systems and methods are provided for constructing a multi-resolution image from a set of compressed measurements that represent a compressed version of a single native resolution image. In one aspect, a compressed sense measurement is retrieved that represents a compressed version of a single native resolution image of a scene generated using a compressed sensing matrix. A desired two-dimensional multi-resolution image size is determined, a plurality of areas are allocated, and each allocated area has a respective resolution. An expansion matrix is defined to map the resolution of each allocated area to the native resolution, and a multi-resolution image of the scene is constructed using the compressed sense measurements, the compressed sensing matrix, and the defined expansion matrix Is done. In various aspects, a full resolution or other multi-resolution image can be constructed from the same compressed measurements without regenerating new compressed measurements.

Description

本開示は、圧縮センス画像処理のためのシステムおよび方法を対象とする。より詳細には、本開示は、単一解像度画像を表す圧縮測定値(compressive measurement)からマルチ解像度画像を構築することを対象とする。   The present disclosure is directed to systems and methods for compressed sense image processing. More particularly, the present disclosure is directed to constructing a multi-resolution image from a compressed measurement that represents a single resolution image.

このセクションは、本明細書で開示されるシステムおよび方法のより良い理解を可能にするのに役立ち得る態様をもたらす。したがって、このセクションの文は、この観点から読まれるべきであり、何が従来技術であるのかまたは従来技術でないのかについての承認として理解または解釈されるべきでない。   This section provides aspects that may help to enable a better understanding of the systems and methods disclosed herein. Accordingly, the text in this section should be read from this perspective and should not be understood or interpreted as an admission as to what is prior art or not.

デジタル画像/ビデオカメラは、圧縮を使用して低減されるかなりの量の生データを獲得し、処理する。従来のカメラでは、シーンを表すN‐ピクセル画像の各々についての生データが、最初にキャプチャされ、次いで、一般に、格納および/または送信のために好適な圧縮アルゴリズムを使用して圧縮される。高解像度N‐ピクセル画像をキャプチャした後の圧縮は、概して有用であるが、それはかなりの計算リソースおよび時間を必要とする。さらに、画像生データが獲得された後のそれの圧縮が、有意味な圧縮を常に生じるとは限らない。   Digital image / video cameras acquire and process a significant amount of raw data that is reduced using compression. In conventional cameras, raw data for each of the N-pixel images representing the scene is first captured and then generally compressed using a compression algorithm suitable for storage and / or transmission. Although compression after capturing a high resolution N-pixel image is generally useful, it requires significant computational resources and time. Furthermore, compression of the raw image data after it has been acquired does not always result in meaningful compression.

圧縮センス撮像(compressive sense imaging)として当技術分野で知られている、より最近の手法は、シーンのN‐ピクセル画像(またはビデオの場合には複数の画像)についての圧縮されたデータを直接獲得する。圧縮センス撮像は、画像自体の従来の生データを集めることなしに、シーンのN‐ピクセル画像を後で構築するための圧縮された測定値を直接生成するためにランダムまたはスパース投影を使用するアルゴリズムを使用して実装される。所望のN‐ピクセル画像のN‐ピクセル値の各々についての生データを最初に獲得し、次いで生データを圧縮する、より従来の方法と比較して、低減された数の圧縮測定値が直接獲得されるので、圧縮センシング(compressive sensing)は、画像が完全に獲得された後にそれを圧縮するために必要とされるリソースを著しく除去または低減する。シーンのN‐ピクセル画像が、ディスプレイ上でのレンダリングまたは他の用途のために圧縮された測定値から構築される。   A more recent approach, known in the art as compressive sense imaging, directly obtains compressed data for an N-pixel image (or multiple images in the case of video) of a scene. To do. Compressed sense imaging is an algorithm that uses random or sparse projection to directly generate compressed measurements for later construction of an N-pixel image of a scene without collecting conventional raw data of the image itself Implemented using Direct acquisition of a reduced number of compressed measurements compared to the more conventional method of first acquiring raw data for each of the N-pixel values of the desired N-pixel image and then compressing the raw data As such, compressive sensing significantly removes or reduces the resources required to compress an image after it has been completely acquired. An N-pixel image of the scene is constructed from compressed measurements for rendering on the display or other applications.

E.J.CandesおよびM.B.Wakin、「An Introduction to Compressive Sampling」、IEEE Signal Processing Magazine、第25巻、第2号、2008年3月E. J. et al. Candes and M.C. B. Wakin, “An Induction to Compressive Sampling”, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 25, No. 2, March 2008 E.J.Candes、「Compressive Sampling」、the International Congress of Mathematiciansの議事録、マドリード、スペイン、2006年E. J. et al. Candes, “Compressive Sampling”, minutes of the International Congress of Materials, Madrid, Spain, 2006 E.Candesら、「Robust uncertainty principles:Exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information」、IEEE Trans. on Information Theory、第52巻、第2号、489−509頁、2006年2月E. Candes et al., "Robust unintention principals: Exact signal reconstitution from high infrequent information," IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 52, No. 2, pages 489-509, February 2006

様々な態様では、圧縮センス画像処理のためのシステムおよび方法が提供される。   In various aspects, systems and methods for compressed sense image processing are provided.

一態様は、MxN圧縮センシング行列を使用して生成されるM個の圧縮センス測定値を取り出すステップであって、圧縮センス測定値が、シーンの単一ネイティブ解像度(single native resolution)N‐ピクセル画像の圧縮されたバージョンを表す、取り出すステップと、圧縮センス測定値から再構築されるべき所望の2次元マルチ解像度画像の大きさを決定するステップと、決定された大きさに基づいて複数の領域を所望の2次元マルチ解像度画像に割り振るステップであって、割り振られた複数の領域の各々が、単一ネイティブ解像度画像のネイティブ解像度に等しいかまたはそれよりも小さい決定されたピクセル解像度を有する、割り振るステップと、各それぞれの割り振られた領域について拡張行列(expansion matrix)を定義するステップであって、各拡張行列の大きさが、割り振られた領域の決定されたピクセル解像度に基づいて各それぞれの割り振られた領域について決定される、定義するステップと、圧縮センス測定値と、圧縮センシング行列と、定義された拡張行列とを使用して、シーンのマルチ解像度再構築画像を生成するステップとを含む。   One aspect is the step of retrieving M compressed sense measurements generated using an MxN compressed sensing matrix, wherein the compressed sense measurements are a single native resolution N-pixel image of the scene. Retrieving a compressed version of the image, determining a desired two-dimensional multi-resolution image size to be reconstructed from the compressed sense measurements, and determining a plurality of regions based on the determined size. Allocating to a desired two-dimensional multi-resolution image, wherein each of the allocated regions has a determined pixel resolution equal to or less than the native resolution of a single native resolution image And the expansion matrix (ex defining a size of each expansion matrix, wherein the size of each expansion matrix is determined for each respective allocated region based on the determined pixel resolution of the allocated region, and compression Generating a multi-resolution reconstructed image of the scene using the sense measurements, the compressed sensing matrix, and the defined enhancement matrix.

一態様は、圧縮測定値が取り出された後に、複数の領域を割り振るステップを含む。   One aspect includes allocating a plurality of regions after compression measurements are taken.

一態様は、他の割り振られた領域よりも高い決定されたピクセル解像度を有する少なくとも1つの関心のある領域を割り振るステップを含む。   One aspect includes allocating at least one region of interest having a determined pixel resolution higher than other allocated regions.

一態様は、割り振られた関心のある領域のうちの1つを変更することによって、または追加の関心のある領域を追加することによって、割り振られた関心のある領域を再構成するステップを含む。   One aspect includes reconfiguring the allocated region of interest by changing one of the allocated regions of interest or by adding additional regions of interest.

一態様は、手動入力に基づいて少なくとも1つの関心のある領域を生成するステップを含む。   One aspect includes generating at least one region of interest based on manual input.

一態様は、自動的に少なくとも1つの関心のある領域を生成するステップを含む。   One aspect includes automatically generating at least one region of interest.

一態様は、ディスプレイ上にシーンのマルチ解像度再構築画像を生成することを表示するステップを含む。   One aspect includes displaying on the display generating a multi-resolution reconstructed image of the scene.

本開示の様々な態様による、圧縮センス撮像システムの一例を示す図である。FIG. 7 illustrates an example compressed sense imaging system in accordance with various aspects of the present disclosure. 本開示の様々な態様による、再構築基底行列(reconstruction basis matrix)を使用して圧縮測定値から物体の画像を再構築するための例示的なプロセスを示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary process for reconstructing an image of an object from compressed measurements using a reconstruction basis matrix in accordance with various aspects of the present disclosure. 本開示の態様による、領域を画像に割り振る例示的なステップを示す図である。FIG. 6 illustrates exemplary steps for allocating regions to images according to aspects of the present disclosure. 本開示の態様による、割り振られた領域について解像度を決定する例示的なステップを示す図である。FIG. 6 illustrates exemplary steps for determining resolution for an allocated region in accordance with aspects of the present disclosure. 本開示の態様による、拡張行列を定義する例示的なステップを示す図である。FIG. 4 illustrates exemplary steps for defining an extension matrix, in accordance with aspects of the present disclosure. 本開示の様々な態様を実装するための例示的な装置を示す図である。FIG. 11 illustrates an example apparatus for implementing various aspects of the disclosure.

本開示の様々な態様が、添付の図面を参照しながら以下で説明され、そこにおいて、同様の番号が、図の説明全体にわたって同様の要素を指す。説明および図面は本開示の原理を示しているにすぎない。当業者は、本明細書では明示的に説明または図示されていないが、本開示の原理を具現化し、本開示の趣旨および範囲内に含まれる、様々な構成を考案することが可能であることを諒解されよう。   Various aspects of the disclosure are described below with reference to the accompanying drawings, wherein like numerals refer to like elements throughout the description of the figures. The description and drawings merely illustrate the principles of the disclosure. Those skilled in the art will be able to devise various configurations that embody the principles of the present disclosure and fall within the spirit and scope of the present disclosure, although not explicitly described or illustrated herein. Will be understood.

本明細書で使用される「または(or)」という用語は、別段に規定されていない限り(たとえば、「または他の場合は(or else)」あるいは「または代替として(or in the alternative)」)、非排他的ORを指す。さらに、本明細書で使用される、要素間の関係について説明するために使用される語は、別段に規定されていない限り、直接的関係または介在要素の存在を含むものと広く解釈されるべきである。たとえば、ある要素が他の要素に「接続」または「結合」されると言及されるとき、その要素は、他の要素に直接接続または直接結合され得るか、あるいは介在要素が存在し得る。対照的に、ある要素が他の要素に「直接接続」または「直接結合」されると言及されるとき、介在要素は存在しない。同様に、「間で(between)」「隣接する(adjacent)」などの語は、同様の様式で解釈されなければならない。   The term “or” as used herein is unless otherwise specified (eg, “or else” or “or in the alternative”). ), Refers to a non-exclusive OR. Further, as used herein, terms used to describe a relationship between elements should be interpreted broadly to include direct relationships or the presence of intervening elements, unless otherwise specified. It is. For example, when an element is referred to as being “connected” or “coupled” to another element, the element can be directly connected or directly coupled to another element, or there can be intervening elements. In contrast, when an element is referred to as being “directly connected” or “directly coupled” to another element, there are no intervening elements present. Similarly, terms such as “between” and “adjacent” should be interpreted in a similar manner.

圧縮されたサンプリング、圧縮されたセンシングまたは圧縮サンプリング(compressive sampling)としても知られている圧縮センシングは、従来のナイキストサンプリング(Nyquist sampling)に対する改善された効率を呈する、知られているデータサンプリング技法である。圧縮サンプリングは、スパース信号が、ナイキストサンプルの数よりもはるかに少数のサンプルを使用して表され、再構築されることを可能にする。信号がスパース表現を有するとき、信号は、適切な基底への線形射影からの少数の測定値から再構築され得る。さらに、再構築は、ランダムサンプリング行列が使用されるときに成功の高い確率を有する。   Compressed sensing, also known as compressed sampling, compressed sensing or compressive sampling, is a known data sampling technique that exhibits improved efficiency over conventional Nyquist sampling. is there. Compressed sampling allows a sparse signal to be represented and reconstructed using far fewer samples than the number of Nyquist samples. When the signal has a sparse representation, the signal can be reconstructed from a small number of measurements from a linear projection onto the appropriate basis. Furthermore, the reconstruction has a high probability of success when a random sampling matrix is used.

圧縮センシングは、一般に、M次元圧縮された測定ベクトルを得るために、N次元信号ベクトルをMxN次元サンプリングまたはセンシング行列φで乗算するものとして数学的に特徴づけられ、ここで、Mは、一般に、Nよりもはるかに小さい(すなわち、圧縮について、

Figure 2019503105
である)。信号ベクトルが、その信号ベクトルに線形的に関係する領域においてスパースである場合、N次元信号ベクトルは、センシング行列φを使用して、M次元圧縮された測定値ベクトルから再構築(すなわち、近似)され得る。 Compressed sensing is generally characterized mathematically as multiplying an N-dimensional signal vector by an M × N-dimensional sampling or sensing matrix φ to obtain an M-dimensional compressed measurement vector, where M is generally Much smaller than N (ie for compression,
Figure 2019503105
Is). If the signal vector is sparse in the region linearly related to the signal vector, the N-dimensional signal vector is reconstructed (ie, approximated) from the M-dimensional compressed measurement vector using the sensing matrix φ. Can be done.

圧縮サンプリングの従来の態様に関する追加の詳細は、たとえば、E.J.CandesおよびM.B.Wakin、「An Introduction to Compressive Sampling」、IEEE Signal Processing Magazine、第25巻、第2号、2008年3月、E.J.Candes、「Compressive Sampling」、the International Congress of Mathematiciansの議事録、マドリード、スペイン、2006年、ならびにE.Candesら、「Robust uncertainty principles:Exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information」、IEEE Trans. on Information Theory、第52巻、第2号、489−509頁、2006年2月において見つけられ得る。   Additional details regarding conventional aspects of compression sampling can be found in, for example, E.I. J. et al. Candes and M.C. B. Wakin, “An Induction to Compressive Sampling”, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 25, No. 2, March 2008, E.I. J. et al. Candes, “Compressive Sampling”, minutes of the International Congress of Materials, Madrid, Spain, 2006; Candes et al., "Robust unintention principals: Exact signal reconstitution from high infrequent information," IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 52, No. 2, pages 489-509, February 2006.

撮像システムでは、シーンのN‐ピクセル画像の1次元表現x(x、x、x...x)の圧縮されたバージョンを表すための圧縮センシング撮像デバイスによって獲得される、圧縮測定値またはサンプルy(k∈[1...M])間の関係は、(以下で示されているように)y=Axとして行列形式で表され得、ここで、(φとしても知られている)Aは、圧縮サンプルベクトルyを獲得するために圧縮撮像デバイスによって実装される、MxNサンプリングまたはセンシング行列である。

Figure 2019503105
In an imaging system, a compressed measurement acquired by a compressed sensing imaging device to represent a compressed version of a one-dimensional representation x (x 1 , x 2 , x 3 ... X N ) of an N-pixel image of a scene The relationship between values or samples y k (kε [1... M]) can be expressed in matrix form as y = Ax (as shown below), where (also known as φ) A) is the MxN sampling or sensing matrix implemented by the compression imaging device to obtain the compressed sample vector y.
Figure 2019503105

ベクトルx(x、x、x...x)は、それ自体で2次元(たとえば、行と列)ネイティブ画像の1次元表現であることと、2次元画像の行または列を単一の列ベクトルに連結することなどの知られている方法が、知られている大きさの2次元画像を1次元ベクトルとして数学的に表すことおよびその逆を行うために使用され得ることとが、理解されるであろう。上記で示されている行列Aは、(基底ベクトルとしても知られている)各行がシーンのフル解像度N‐ピクセル所望画像xの再構築に対応するN個の値を有するので、最大長センシングまたはサンプリング行列としても知られている。 The vector x (x 1 , x 2 , x 3 ... X N ) is itself a one-dimensional representation of a two-dimensional (eg, row and column) native image and represents a row or column of the two-dimensional image. Known methods such as concatenating to a single column vector can be used to mathematically represent a two-dimensional image of known size as a one-dimensional vector and vice versa; Will be understood. The matrix A shown above has a maximum length sensing, or each row (also known as a basis vector) has N values corresponding to the reconstruction of the full resolution N-pixel desired image x of the scene. Also known as sampling matrix.

本開示の焦点は、圧縮測定値y(k∈[1...M])の生成に対するものではないことに留意されたく、本明細書では、圧縮測定値は、従来の圧縮センシングデバイスから与えられるかまたは受信されると仮定される。しかしながら、圧縮測定値を生成するための簡単な説明が、図1において以下で与えられる。 It should be noted that the focus of the present disclosure is not on the generation of compressed measurements y k (kε [1... M]), where the compressed measurements are taken from conventional compressed sensing devices. It is assumed that it is given or received. However, a brief description for generating a compression measurement is given below in FIG.

代わりに、本開示の焦点は、圧縮サンプルからの所望の画像の再構築と、特に、圧縮測定値から導出されるマルチ解像度画像の構築とに対するものである。言い換えれば、本開示の態様は、単一ネイティブ解像度画像の圧縮されたバージョンを表すためにMxN最大長センシング行列Aを使用して獲得された、圧縮測定値y(k∈[1...M])からの所望のマルチ解像度画像の再構築を対象とする。 Instead, the focus of the present disclosure is on the reconstruction of the desired image from the compressed samples, and in particular on the construction of multi-resolution images derived from the compressed measurements. In other words, the aspects of the present disclosure are based on compressed measurements y k (kε [1...) Obtained using the M × N maximum length sensing matrix A to represent a compressed version of a single native resolution image. M]) for the reconstruction of the desired multi-resolution image.

本明細書で開示されるシステムおよび方法は、医療撮像、オブジェクト認識またはセキュリティなどの適用例において、あるいは圧縮測定値からフルネイティブ解像度画像を生成することが、常に必要であるとは限らないかまたは所望されるよりも多いリソースを消費し得る、他の適用例において、有利に使用され得る。特に、本明細書で開示されるシステムおよび方法は、それをすることが所望されるべきであるかまたは必要である場合、獲得された圧縮サンプルからフルネイティブ解像度画像を生成することが可能であることを排除しない。   The systems and methods disclosed herein may not always be necessary in applications such as medical imaging, object recognition or security, or to generate full native resolution images from compressed measurements, or It can be advantageously used in other applications that can consume more resources than desired. In particular, the systems and methods disclosed herein are capable of generating full native resolution images from acquired compressed samples if it should be desired or necessary to do so. Do not exclude that.

次に、本発明のこれらおよび他の態様が、図を参照しながら以下でより詳細に説明される。   These and other aspects of the invention will now be described in more detail below with reference to the figures.

図1は、本開示の様々な態様による、圧縮撮像再構築システム100(「システム100」)の概略例を示す。シーン104から反射する(可視または非可視スペクトル中にあり得る)入射光102は、圧縮センシングカメラデバイス106によって受信され、圧縮センシングカメラデバイス106は、圧縮測定値y(k∈[1...M])のベクトルyを生成するためにあらかじめ決定された最大長センシングまたはサンプリング行列Aを使用し、ここで、

Figure 2019503105
である。当業者によって理解されるように、圧縮測定値y(k∈[1...M])は、シーン104の(たとえば、2次元画像の行の連結を使用して、2次元画像の1次元表現として表される)単一ネイティブ解像度N‐ピクセル画像x(x、x、x...x)の圧縮されたバージョンを表す。 FIG. 1 illustrates a schematic example of a compressed imaging reconstruction system 100 (“system 100”) in accordance with various aspects of the present disclosure. Incident light 102 that may be reflected from the scene 104 (which may be in the visible or invisible spectrum) is received by the compressed sensing camera device 106, which receives the compressed measurements y k (kε [1. M]) using a predetermined maximum length sensing or sampling matrix A to generate a vector y, where
Figure 2019503105
It is. As will be appreciated by those skilled in the art, the compression measurement y k (kε [1... M]) is obtained from the scene 104 (eg, using a row concatenation of 2D images). Represents a compressed version of a single native resolution N-pixel image x (x 1 , x 2 , x 3 ... X N ) (represented as a dimensional representation).

たとえば、シーン104から反射される入射光102は、カメラデバイス106において受信され得、ここで、その光は、個別に選択可能な開口要素(たとえば、Nマイクロミラー)のN要素アレイを通過すること、部分的に通過すること、または通過しないことを選択的に許可され、光子検出器に当たる。任意の特定の時間においてN個の個別の開口要素のいずれが、光が通過し、検出器に当たることを可能にする(または阻止する)ことを部分的にまたは完全に有効にされるかまたは無効にされるかが、圧縮センシング行列Aを使用してプログラム的に制御され得る。本明細書では、圧縮センシング行列Aはあらかじめ決定された最大長行列であると仮定される。そのような行列の一例は、ランダムにまたは擬似ランダムに生成されたMxNウォルシュアダマール行列(Walsh−Hadamard matrix)である。他の実施形態では、行列Aは、圧縮されたセンシング理論におけるいくつかのよく知られている特性(たとえば、直交行列のランダム行選択)を有する、圧縮センシングにおいて使用するのに好適な任意のタイプのスパース行列であり得る。   For example, incident light 102 reflected from scene 104 may be received at camera device 106, where the light passes through an N-element array of individually selectable aperture elements (eg, N micromirrors). Partially allowed to pass or not pass and hit the photon detector. Any or all of the N individual aperture elements at any particular time are either partially or fully enabled or disabled to allow (or block) light to pass through and strike the detector Can be controlled programmatically using the compressed sensing matrix A. Herein, it is assumed that the compressed sensing matrix A is a predetermined maximum length matrix. An example of such a matrix is a randomly or pseudo-randomly generated MxN Walsh-Hadamard matrix. In other embodiments, the matrix A is of any type suitable for use in compressed sensing, having some well-known properties in compressed sensing theory (eg, random row selection of orthogonal matrices). Can be a sparse matrix.

圧縮センシングカメラデバイス106は、当業者によって十分に理解されるように、圧縮センシング行列Aの圧縮基底ベクトルa、a、...aの各々を使用して、それぞれの時間t、t、...tにわたってM個の圧縮測定値y(k∈[1...M])のセットを生成するために、光子検出器の出力を周期的に処理(たとえば、統合、フィルタ処理、デジタル化など)し得る。さらに理解されるように、圧縮測定値y(k∈[1...M])は、シーン104の圧縮された画像を集合的に表す。実際には、生成されるM個の圧縮測定値は、圧縮の所望のレベルと、M個の圧縮測定値を使用して再構築され得るフル解像度N‐ピクセル画像の所望のネイティブ解像度との間のあらかじめ決定された平衡を表す。圧縮センシングデバイス106は、そのような平衡に基づいて構成され得る。 The compressed sensing camera device 106 is configured to provide the compressed basis vectors a 1 , a 2 ,. . . a Using each of M , the respective times t 1 , t 2 ,. . . The output of the photon detector is periodically processed (eg, integrated, filtered, digitized) to generate a set of M compressed measurements y k (kε [1... M]) over t M Etc.). As will be further appreciated, the compression measurements y k (kε [1... M]) collectively represent the compressed image of the scene 104. In practice, the M compression measurements that are generated are between the desired level of compression and the desired native resolution of a full resolution N-pixel image that can be reconstructed using the M compression measurements. Represents the predetermined equilibrium. The compressed sensing device 106 may be configured based on such balance.

オブジェクト110の圧縮されたN‐ピクセル画像x、x、...xを表す圧縮測定値y、y、y、...yのベクトルyは、圧縮センシングデバイス106によってネットワーク108を介してマルチ解像度再構築デバイス110に送信され得る。 A compressed N-pixel image x 1 , x 2 ,. . . Compression measurements represent the x N y 1, y 2, y 3,. . . vector y y M may be sent to the multi-resolution reconstruction device 110 via the network 108 by the compression sensing device 106.

上記で言及されたように、本開示の様々な態様に従って、再構築デバイス110は、圧縮測定値からマルチ解像度画像を生成するように構成される。特に、および以下で詳細に説明されるように、再構築デバイス110は、画像の部分が画像の他の部分よりも高い解像度である、画像を圧縮測定値から生成するように構成される。たとえば、再構築デバイス110によって生成された画像は、可能なフル解像度(すなわち、圧縮測定値がそれに基づいて獲得された一定の単一ネイティブ解像度)で生成される1つまたは複数の関心のある領域と、関心のある領域の解像度よりも低い解像度で生成される少なくとも1つまたは複数の他の領域とを有し得る。   As noted above, in accordance with various aspects of the present disclosure, the reconstruction device 110 is configured to generate a multi-resolution image from the compressed measurements. In particular, and as described in detail below, the reconstruction device 110 is configured to generate an image from compressed measurements, where portions of the image are at a higher resolution than other portions of the image. For example, the image generated by the reconstruction device 110 may be one or more regions of interest that are generated at a possible full resolution (ie, a fixed single native resolution based on which compression measurements were obtained). And at least one or more other regions that are generated at a lower resolution than that of the region of interest.

デバイスまたはユニットは、理解しやすいように図1では別々に示されているが、いくつかの実施形態では、デバイスは、単一のユニットまたはデバイスに組み合わせられ得る。たとえば、一実施形態では、単一の処理デバイスが、圧縮測定値を生成することと所望の画像を再構築することとの両方の機能を与えるように構成され得る。単一の処理デバイスは(デバイスが別個である場合のように)、1つまたは複数の命令を記憶するメモリと、実行された時に、プロセッサを本明細書で説明される機能を与えるように構成し得る1つまたは複数の命令を実行するためのプロセッサとを含み得る。単一の処理デバイスは、カメラ、ディスプレイ、キーボード、マウス、ネットワークアダプタなどを含む、処理デバイスに/から情報を入力するかまたは出力するための1つまたは複数の入出力構成要素など、一般にコンピューティングデバイス中で見つけられる他の構成要素を含み得る。ネットワーク108は、イントラネット、インターネット、あるいは1つまたは複数のワイヤードまたはワイヤレスネットワークの任意のタイプまたは組合せであり得る。   Although the devices or units are shown separately in FIG. 1 for ease of understanding, in some embodiments, the devices may be combined into a single unit or device. For example, in one embodiment, a single processing device may be configured to provide both the functionality of generating compressed measurements and reconstructing the desired image. A single processing device (as if the devices are separate) configured to provide memory to store one or more instructions and, when executed, the processor as described herein And a processor for executing one or more instructions. A single processing device typically includes computing, such as one or more input / output components for inputting or outputting information to / from the processing device, including cameras, displays, keyboards, mice, network adapters, etc. It may include other components found in the device. Network 108 may be an intranet, the Internet, or any type or combination of one or more wired or wireless networks.

次に、圧縮サンプルからマルチ解像度画像を生成するための再構築デバイス110の詳細な動作が、図2に示されているプロセス200とともに説明される。   Next, the detailed operation of the reconstruction device 110 for generating a multi-resolution image from the compressed sample is described in conjunction with the process 200 shown in FIG.

ステップ202において、再構築デバイス110は、MxN圧縮センシング行列を使用して圧縮センシングデバイス106によって生成される、シーンの単一ネイティブ解像度N‐ピクセル画像xの圧縮されたバージョンを表す圧縮測定値y(y、y、...y)を受信するかまたは取り出す。圧縮測定値に加えて、一実施形態では、再構築デバイス110はまた、圧縮センシングデバイス106から、MxN圧縮センシング行列A、または圧縮測定値を生成するために圧縮センシングデバイスによって使用されたMxN圧縮センシング行列Aを生成するための情報を受信する。たとえば、センシング行列は、センシング行列を生成するために圧縮センス撮像デバイスによって使用された受信されたシード値に基づいて、再構築デバイスによって生成され得る。他の実施形態では、圧縮測定値を獲得するために圧縮センシングデバイス106によって使用される圧縮センシング行列Aは、一般に変化しないので、圧縮センシングデバイス106は、たとえば、圧縮センシングデバイスの初期化などにおいて、圧縮測定値を獲得するより前に、圧縮センシング行列Aを再構築ユニットに送信し得る。また他の実施形態では、再構築行列は、前もって知られ得るか、または再構築デバイス110によって生成され得る。 In step 202, the reconstruction device 110 uses a compressed measurement y () that represents a compressed version of the single native resolution N-pixel image x of the scene generated by the compressed sensing device 106 using the MxN compressed sensing matrix. y 1 , y 2 ,... y M ) are received or retrieved. In addition to the compressed measurements, in one embodiment, the reconstruction device 110 also receives from the compressed sensing device 106 the MxN compressed sensing matrix A, or MxN compressed sensing used by the compressed sensing device to generate compressed measurements. Information for generating the matrix A is received. For example, the sensing matrix may be generated by the reconstruction device based on the received seed value used by the compressed sense imaging device to generate the sensing matrix. In other embodiments, the compressed sensing device 106 used by the compressed sensing device 106 to obtain a compressed measurement generally does not change, so the compressed sensing device 106 may be in, for example, initialization of the compressed sensing device, etc. Prior to obtaining the compressed measurements, the compressed sensing matrix A may be sent to the reconstruction unit. In still other embodiments, the reconstruction matrix can be known in advance or can be generated by the reconstruction device 110.

ステップ204において、再構築デバイス110は、圧縮センス測定値から再構築されるべき所望の2次元マルチ解像度画像の大きさを決定する。再構築デバイス110は、その大きさを、センシング行列を使用してそれについて圧縮測定値が生成された1次元N‐ピクセル画像xの2次元表現の行および列サイズに対応する行および列サイズとして表し得、ここで、行数×列数はNに等しい。2次元画像を1次元ベクトルとして表すこと、およびその逆が、当業者によって理解されよう。たとえば、圧縮センス行列および圧縮測定値を生成するとき、圧縮センス撮像デバイスにおいて2次元ネイティブ解像度画像を1次元ベクトルxにマッピングするために、行のあらかじめ決定された連結が使用され得、再構築デバイスは、2次元ネイティブ解像度画像の大きさに対応する所望の2次元マルチ解像度画像の大きさを決定するために、同じあらかじめ決定された連結方法を使用し得る。他の実施形態では、2次元ネイティブ解像度画像の大きさは、前もって知られるかまたはあらかじめ決定され得る。   In step 204, the reconstruction device 110 determines the desired two-dimensional multi-resolution image size to be reconstructed from the compressed sense measurements. The reconstruction device 110 uses the magnitude as the row and column size corresponding to the row and column size of the two-dimensional representation of the one-dimensional N-pixel image x for which the compressed measurements have been generated using the sensing matrix. Where the number of rows times the number of columns is equal to N. One skilled in the art will understand how to represent a two-dimensional image as a one-dimensional vector and vice versa. For example, when generating a compressed sense matrix and compressed measurements, a predetermined concatenation of rows may be used to map a two-dimensional native resolution image to a one-dimensional vector x in the compressed sense imaging device, and the reconstruction device May use the same predetermined concatenation method to determine the desired two-dimensional multi-resolution image size corresponding to the size of the two-dimensional native resolution image. In other embodiments, the size of the two-dimensional native resolution image is known in advance or may be predetermined.

ステップ206において、再構成ユニットは、複数の領域を、再構築されるべき所望のマルチ解像度2次元画像に割り振る。言い換えれば、これは、2次元画像を複数の領域に分割することとしても理解され得る。複数の領域を割り振ることは、解像度に関して、他の領域よりも重要であると見なされる少なくとも1つの関心のある領域(ROI:region of interest)を割り振ることを含む。   In step 206, the reconstruction unit allocates the plurality of regions to the desired multi-resolution 2D image to be reconstructed. In other words, this can also be understood as dividing a two-dimensional image into a plurality of regions. Allocating multiple regions includes allocating at least one region of interest (ROI) that is considered more important than other regions in terms of resolution.

図3は、4つの領域を2次元単一ネイティブ解像度画像302に割り振る具体的な例を示す。そこに示されているように、2次元画像は、4つの領域304、306、308、および310に区分されるか、分割されるか、または割り振られ、ここで、例のために、xとして示された領域は、ROIの部分でないより低い解像度領域であるx、x、xとして示された領域と比較して、割り振られた関心のある領域であると仮定される。より一般的には、領域の割振りは、x=x+...+xとして表され得、ここで、P(例では4)は領域の数である。 FIG. 3 shows a specific example of allocating four regions to the two-dimensional single native resolution image 302. As shown therein, a two-dimensional image is partitioned, divided, or allocated into four regions 304, 306, 308, and 310, where for purposes of example x 1 The regions denoted as are assumed to be allocated regions of interest compared to the regions denoted as x 2 , x 3 , x 4 which are lower resolution regions that are not part of the ROI. More generally, the region allocation is x = x 1 +. . . + Be represented as x P, where (in the example 4) P is the number of regions.

ステップ208において、割り振られる複数の(ブロックとしても言及される)領域の各々は、所望のそれぞれの解像度をもつ対応する領域として、所望のマルチ解像度画像に割り振られ、ここで、所望のマルチ解像度画像の領域の各々に割り振られるそれぞれの解像度は、圧縮測定値y(y、y、...y)によって表される圧縮された画像の単一ネイティブ解像度よりも小さいか、またはそれに等しい。 In step 208, each of a plurality of regions (also referred to as blocks) to be allocated is assigned to the desired multi-resolution image as a corresponding region having the desired respective resolution, where the desired multi-resolution image The respective resolution assigned to each of the regions of is less than or equal to the single native resolution of the compressed image represented by the compression measurement y (y 1 , y 2 ,... Y M ) .

図4は、4つの領域が割り振られた図3の特定の例について、ステップ208を示す。図4に見られるように、画像402は、取り出された圧縮測定値によって表される2次元単一ネイティブ解像度画像であり、画像402内の細かいグリッドは、本明細書では単一ネイティブ解像度を図示するために使用される。画像404は、圧縮測定値から構築されるべき所望のマルチ解像度画像である。画像404は、前のステップに従って割り振られた対応する4つ領域x、x、x、およびxを示す。さらに、4つブロックの各々へのそれぞれの解像度の割振りを示すために、画像404の4つの領域の各々内にグリッドが示されている。 FIG. 4 shows step 208 for the particular example of FIG. 3 in which four regions are allocated. As seen in FIG. 4, image 402 is a two-dimensional single native resolution image represented by the extracted compressed measurements, and the fine grid in image 402 illustrates a single native resolution herein. Used to do. Image 404 is the desired multi-resolution image to be constructed from the compressed measurements. Image 404 shows the corresponding four regions x 1 , x 2 , x 3 , and x 4 allocated according to the previous step. In addition, a grid is shown within each of the four regions of the image 404 to show the respective resolution allocation to each of the four blocks.

画像404に示されているグリッドから、関心のある領域として定義された領域xが、ネイティブ解像度に等しい解像度を割り振られ、他の領域と比較して最も高い解像度を有することがわかり得る。同じくグリッドが示されているように、他の領域x、xおよびxはそれぞれ、すべてネイティブ解像度よりも小さい(および決定された関心のある領域の解像度よりも小さい)異なる解像度を(降順で)割り振られている。 From the indicated grid image 404, region x 1 defined as a region of interest, is allocated a resolution equal to the native resolution, can be seen to have the highest resolution as compared to other regions. As the grid is also shown, each of the other regions x 2 , x 3 and x 4 each has a different resolution (in descending order) that is all smaller than the native resolution (and smaller than the resolution of the determined region of interest) Allocated).

より一般的には、P個の領域のうちの所与の1つについての単一ネイティブ解像度は、|x|=Nとして表され得、領域の各々の解像度は、次式のように割り振られ得る。

Figure 2019503105
More generally, a single native resolution for a given one of P regions may be expressed as | x i | = N i , where the resolution of each of the regions is Can be allocated.
Figure 2019503105

ここで、

Figure 2019503105
は、所望の解像度を有する所望のマルチ解像度画像
Figure 2019503105
の領域iであり、qは、ステップ206において単一ネイティブ解像度画像に割り振られるP個の領域における各領域xについての各大きさ(水平および垂直)のためのダウンサンプリング係数である。 here,
Figure 2019503105
The desired multi-resolution image with the desired resolution
Figure 2019503105
Region i, and q i is the downsampling factor for each size (horizontal and vertical) for each region x i in the P regions assigned to the single native resolution image in step 206.

ステップ210では、再構築デバイス110は、マルチ解像度領域と単一ネイティブ解像度画像との間のマッピングを実施するために、各それぞれの割り振られた領域について拡張行列を定義する。一般に、各領域について、拡張行列は

Figure 2019503105
として表され、ここで、xは、単一ネイティブ解像度画像中の所与の割り振られた領域であり、
Figure 2019503105
は、所望のマルチ解像度画像中の対応する領域であり、ここで、Eは所与の領域についての拡張行列である。図5は、図3および図4に示された領域xの特定の例に関してこのステップを示す。ステップ210の結果として、単一ネイティブ解像度画像x全体と、拡張行列E、E....Eと、所望のマルチ解像度画像の割り振られた解像度をもつ領域
Figure 2019503105
との間の関係は、
Figure 2019503105
によって与えられる。たとえば、領域
Figure 2019503105
が、ネイティブ解像度と同じである解像度を有するように割り振られた場合、対応する拡張行列Eは、
Figure 2019503105
を満たす恒等行列であろう。 In step 210, the reconstruction device 110 defines an expansion matrix for each respective allocated region to perform a mapping between the multi-resolution region and the single native resolution image. In general, for each region, the expansion matrix is
Figure 2019503105
Where x i is a given allocated region in a single native resolution image;
Figure 2019503105
Is the corresponding region in the desired multi-resolution image, where E i is the expansion matrix for the given region. Figure 5 shows the steps with respect to specific examples of regions x 4 shown in FIGS. As a result of step 210, the entire single native resolution image x and the expansion matrices E 1 , E 2 . . . . E p and the area with the assigned resolution of the desired multi-resolution image
Figure 2019503105
The relationship between
Figure 2019503105
Given by. For example, the area
Figure 2019503105
Is assigned to have a resolution that is the same as the native resolution, the corresponding expansion matrix E 1 is
Figure 2019503105
An identity matrix that satisfies

ステップ212において、再構築ユニットは、割り振られた領域と、拡張行列と、受信された圧縮センス測定値と、圧縮センシング行列とを使用して、シーンのマルチ解像度再構築画像を生成する。   In step 212, the reconstruction unit generates a multi-resolution reconstructed image of the scene using the allocated region, the expansion matrix, the received compressed sense measurements, and the compressed sensing matrix.

このステップにおいて、圧縮測定値から所望の画像を生成するための一般再構築ステップは、y=Axから

Figure 2019503105
に変更される。変更は、所望のマルチ解像度画像のためのブロックの各々を再構築するために使用される。本質的に、このステップは、次式を反復的に解くことを伴う。
Figure 2019503105
In this step, the general reconstruction step to generate the desired image from the compressed measurements is from y = Ax
Figure 2019503105
Changed to The change is used to reconstruct each of the blocks for the desired multi-resolution image. In essence, this step involves iteratively solving:
Figure 2019503105

上記の式では、各

Figure 2019503105
は、マルチ解像度画像の再構築された領域のうちの1つである。α、i=1、...、Pは、領域x、i=1、...、Pの面積を考慮に入れるためのスケーリング係数であり、f、i=1、...、Pは、ブロックの構造を促進する正規化関数(たとえば、L1ノルム)である。
Figure 2019503105
は、再構築されるべき所望の解像度を有するマルチ解像度画像の割り振られた領域である。gは、測定値と獲得モデルとの間の距離を特徴づける関数(たとえば、L2ノルム)である。yは、圧縮測定値の受信されたセットである。Aは、yを生成するために使用されたセンシング行列である。Eは、所望の解像度を有する割り振られた領域
Figure 2019503105
についての定義された拡張行列である。所望のマルチ解像度画像の領域
Figure 2019503105
の各々が、解決され、取得されると、所望のフルまたは全マルチ解像度画像xが、
Figure 2019503105
として取得され得る。シーンの生成されたマルチ解像度再構築画像は、シーンのマルチ解像度再構築画像として2次元形式でディスプレイデバイス上に表示され得る。 In the above formula, each
Figure 2019503105
Is one of the reconstructed regions of the multi-resolution image. α i , i = 1,. . . , P is a region x i , i = 1,. . . , P is a scaling factor that takes into account the area of P, f i , i = 1,. . . , P is a normalization function (eg, L1 norm) that promotes the structure of the block.
Figure 2019503105
Is the allocated area of the multi-resolution image having the desired resolution to be reconstructed. g is a function that characterizes the distance between the measured value and the acquired model (eg, L2 norm). y is the received set of compression measurements. A is the sensing matrix used to generate y. E i is the allocated area with the desired resolution
Figure 2019503105
Is a defined extension matrix for. Desired multi-resolution image area
Figure 2019503105
Each is resolved and acquired, the desired full or full multi-resolution image x *
Figure 2019503105
Can be obtained as The generated multi-resolution reconstructed image of the scene can be displayed on the display device in a two-dimensional format as a multi-resolution reconstructed image of the scene.

本明細書で開示されるシステムおよび方法は、単一ネイティブ解像度画像の圧縮されたバージョンを表す圧縮測定値のセットを処理することに基づく、ディスプレイデバイス上での表示に好適なマルチ解像度画像の再構築または生成を可能にする。本開示に鑑みて、より従来の手法と比較していくつかの利点が生じると考えられる。本明細書に示されるプロセスは、単一ネイティブ解像度画像の圧縮されたバージョンを表す圧縮測定値のセットに基づく、マルチ解像度画像の再構築を可能にする。したがって、本開示は、異なる所望の解像度をサポートするために新しい圧縮測定値を再キャプチャまたは再生成する必要なしに、圧縮測定値の同じセットから異なる所望の解像度の異なる画像が構築されることを可能にする。さらに、マルチ解像度画像の再構築は、ネイティブ画像の圧縮されたバージョンを表す同じ圧縮測定値に基づいておよびそれを使用して生じるので、フルネイティブ解像度での再構築画像はまた、所望される場合、異なる解像度について新しい圧縮測定値を生成するためにシーンを再キャプチャする必要なしに構築され得る。   The systems and methods disclosed herein regenerate a multi-resolution image suitable for display on a display device based on processing a set of compressed measurements representing a compressed version of a single native resolution image. Allows construction or generation. In view of the present disclosure, it is believed that several advantages arise compared to more conventional approaches. The process presented herein allows for the reconstruction of multi-resolution images based on a set of compression measurements that represent a compressed version of a single native resolution image. Thus, the present disclosure provides that different images of different desired resolutions can be constructed from the same set of compression measurements without having to recapture or regenerate new compression measurements to support different desired resolutions. to enable. In addition, reconstruction of multi-resolution images occurs based on and using the same compression measurement that represents a compressed version of the native image, so reconstructed images at full native resolution are also desired if desired Can be constructed without the need to recapture the scene to generate new compression measurements for different resolutions.

さらに、(1つまたは複数の)関心のある領域、領域の数(および領域に割り振られる解像度)は、圧縮測定値が生成された後に変えられて、そのような変更に好適な新しい圧縮測定値を生成する必要なしに異なる解像度で異なる画像を再構築し得る。さらに、これは、マルチ解像度画像を再構築するためのプロセスが、圧縮センス画像キャプチャデバイス以外のデバイスにおいて生じ得ることをも意味し、したがって、画像キャプチャデバイスが、異なる所望の解像度に基づいて、センシング行列を再構成し、画像を再キャプチャしなければならない場合に必要とされるであろう計算リソースの大部分を緩和する。有利には、これは、処理中に所望され得る異なる領域または異なる解像度を考慮に入れる必要なしに、および異なる状況について別様に圧縮センス撮像デバイスを再構成する必要なしに、圧縮センス画像キャプチャデバイスのコストを低減し、そのデバイスを大量配備に好適にし得る。   In addition, the region (s) of interest, the number of regions (and the resolution assigned to the regions) can be changed after the compression measurements are generated, and new compression measurements suitable for such changes. Different images can be reconstructed at different resolutions without having to generate Furthermore, this also means that the process for reconstructing multi-resolution images can occur in devices other than compressed sense image capture devices, so that the image capture device can sense based on different desired resolutions. Reconstruct the matrix and alleviate most of the computational resources that would be needed if the image had to be recaptured. Advantageously, this is a compressed sense image capture device without having to take into account the different regions or different resolutions that may be desired during processing and without having to reconfigure the compressed sense imaging device differently for different situations. Cost of the device and making the device suitable for mass deployment.

他の領域よりも高い解像度を有する関心のある領域を含む、本明細書で説明される領域は、いくつかのやり方で決定され得る。たとえば、一実施形態では、関心のある領域(および他の領域)が、再構築デバイスへの手動入力に基づいて決定され得る。いくつかの実施形態では、関心のある領域を含む1つまたは複数の領域を識別するために、極めて低い解像度プレビュー画像が構築され得、次いで、所望のマルチ解像度画像がプレビュー画像に基づいて構築され得る。別の実施形態では、関心のある領域は、キャプチャされるシーンの知られているまたは決定された特徴(たとえば、セキュリティ適用例におけるドア)などに基づいて自動的に決定され得、画像の残りは、より低い解像度領域と見なされ得る。また他の実施形態では、関心のある領域は、画像の中央エリアがより高い解像度で割り振られるように決定され得、その後に、降順でより小さい解像度(または同じ解像度)で他の領域として割り振られる1つまたは複数の周囲エリアが続く。当業者によって理解されるように、シーンをキャプチャする複数のカメラのビューに基づいて重複カバレージエリアを決定し、重複エリアを関心のある領域として決定することなど、関心のある領域を決定するための他の従来の手法も使用され得る。上記の例では4つの領域が示されたが、それぞれ割り振られた解像度をもつより少ない数またはより大きい数の領域があり得ることを理解されよう。一実施形態では、より高い解像度(たとえば、ネイティブ解像度)を有する1つの関心のある領域があり得、画像の残りは、関心のある領域よりも低い解像度を有する第2の領域と見なされ得る。   Regions described herein, including regions of interest having higher resolution than other regions, can be determined in several ways. For example, in one embodiment, the region of interest (and other regions) may be determined based on manual input to the reconstruction device. In some embodiments, a very low resolution preview image may be constructed to identify one or more regions that include the region of interest, and then the desired multi-resolution image is constructed based on the preview image. obtain. In another embodiment, the region of interest can be automatically determined based on known or determined characteristics of the captured scene (eg, a door in a security application), etc., and the rest of the image is Can be considered a lower resolution region. In yet other embodiments, the region of interest may be determined such that the central area of the image is allocated with a higher resolution and then allocated as another region with a smaller resolution (or the same resolution) in descending order. One or more surrounding areas follow. As will be appreciated by those skilled in the art, to determine an area of interest, such as determining an overlapping coverage area based on multiple camera views capturing a scene and determining the overlapping area as an area of interest Other conventional approaches can also be used. Although four regions are shown in the above example, it will be appreciated that there can be a smaller or larger number of regions, each with an assigned resolution. In one embodiment, there may be one region of interest having a higher resolution (eg, native resolution), and the remainder of the image may be considered a second region having a lower resolution than the region of interest.

各領域について本明細書で開示される拡張行列(E)は、それぞれのより低い解像度領域

Figure 2019503105
と元のネイティブ解像度領域xとの間のマッピングを可能にする。一般的に言えば、元の解像度行列または領域(d)を取得することは、サイズqxqのブロックにおいて低解像度行列または領域
Figure 2019503105
の要素を繰り返すことを含み、ここで、
Figure 2019503105
である。特定の例として、4要素低解像度行列または領域
Figure 2019503105
が、次式のように、拡張行列12x2を使用してネイティブ解像度16要素行列または領域dにマッピングされ得る。
Figure 2019503105
The extended matrix (E) disclosed herein for each region is the respective lower resolution region.
Figure 2019503105
And allows the mapping between the original native resolution area x i. Generally speaking, obtaining the original resolution matrix or region (d) is a low resolution matrix or region in a block of size qxq.
Figure 2019503105
Including repeating the elements of
Figure 2019503105
It is. As a specific example, a four-element low-resolution matrix or region
Figure 2019503105
Can be mapped to a native resolution 16 element matrix or region d using the extension matrix 12x2 as follows:
Figure 2019503105

その逆に進むこと、すなわち、元のネイティブ解像度領域(d)から低解像度行列または領域

Figure 2019503105
を取得することは、次式のように、サイズqxqのブロック(Bqxq)の内部にある元の解像度行列(d)の要素を合計することを伴う。
Figure 2019503105
Going the other way, ie from the original native resolution region (d) to the low resolution matrix or region
Figure 2019503105
Is accompanied by summing the elements of the original resolution matrix (d) inside the block (B qxq ) of size qxq as follows:
Figure 2019503105

図6は、本開示の様々な態様(たとえば、プロセス200の1つまたは複数のステップ)を実装するのに好適な計算装置600の上位レベルブロック図を示す。単一のブロックにおいて示されているが、他の実施形態では、装置600はまた、並列および分散アーキテクチャを使用して実装され得る。したがって、たとえば、上記で説明された図1のアーキテクチャ100の様々なユニットのうちの1つまたは複数、および本明細書で開示される他の構成要素は、装置200を使用して実装され得る。さらに、プロセス200の一例で示されているものなどの様々なステップが、特定の実装形態に基づいて逐次的に、並列に、または異なる順序で装置600を使用して実行され得る。例示的な装置600は、様々な入出力デバイス604およびメモリ606と通信可能に相互接続された、プロセッサ602(たとえば、中央処理ユニット(「CPU」))を含む。   FIG. 6 illustrates a high-level block diagram of a computing device 600 suitable for implementing various aspects of the present disclosure (eg, one or more steps of process 200). Although shown in a single block, in other embodiments, apparatus 600 may also be implemented using parallel and distributed architectures. Thus, for example, one or more of the various units of architecture 100 of FIG. 1 described above, and other components disclosed herein, may be implemented using apparatus 200. Further, various steps, such as those shown in the example process 200, may be performed using the apparatus 600 sequentially, in parallel, or in a different order based on a particular implementation. Exemplary apparatus 600 includes a processor 602 (eg, a central processing unit (“CPU”)) communicatively interconnected with various input / output devices 604 and memory 606.

プロセッサ602は、汎用中央処理ユニット(「CPU」)あるいは組込みマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ(「DSP」)などの専用マイクロプロセッサなどの任意のタイプのプロセッサであり得る。入出力デバイス604は、たとえば、ネットワークアダプタ、データポート、およびキーボード、キーパッド、マウスまたはディスプレイなどの様々なユーザインターフェースデバイスなど、プロセッサ602の制御下で動作し、装置600にデータを入力し、またはそれからデータを出力するように構成された任意の周辺デバイスであり得る。   The processor 602 may be any type of processor, such as a general purpose central processing unit (“CPU”) or a dedicated microprocessor such as an embedded microcontroller or digital signal processor (“DSP”). The input / output device 604 operates under the control of the processor 602 and inputs data to the device 600, such as, for example, network adapters, data ports, and various user interface devices such as a keyboard, keypad, mouse or display, or It can then be any peripheral device that is configured to output data.

メモリ606は、たとえば、一時的ランダムアクセスメモリ(RAM)、または読取り専用メモリ(ROM)などの非一時的メモリ、ハードディスクドライブメモリ、データベースメモリ、コンパクトディスクドライブメモリ、光メモリなど、電子情報を記憶し、それにアクセスするのに好適な任意のタイプのメモリまたはそれらの組合せであり得る。メモリ606は、データと命令とを含み、命令は、プロセッサ602により実行された時に、上記で説明された機能または態様(たとえば、プロセス200の1つまたは複数のステップ)を実施または実行するように装置600を構成するか、あるいは装置600にそれらを実施または実行させる。さらに、装置600は、メモリ606に記憶され、プロセッサ602によって実行される1つまたは複数のネットワークプロトコル、またはオペレーティングシステム、キューマネージャ、デバイスドライバ、データベースドライバなど、一般にコンピューティングシステム中で見つけられる他の構成要素をも含み得る。   Memory 606 stores electronic information such as non-transitory memory such as temporary random access memory (RAM) or read-only memory (ROM), hard disk drive memory, database memory, compact disk drive memory, optical memory, It can be any type of memory suitable for accessing it, or a combination thereof. Memory 606 includes data and instructions that, when executed by processor 602, perform or perform the functions or aspects described above (eg, one or more steps of process 200). Configure the device 600 or have the device 600 implement or execute them. Further, apparatus 600 is stored in memory 606 and executed by processor 602 or other network protocols or other commonly found in computing systems such as operating systems, queue managers, device drivers, database drivers, etc. Components can also be included.

装置600の特定の実施形態が図6に示されているが、本開示による様々な態様が、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、専用またはプログラマブルハードウェアの任意の他の組合せをも使用して実装され得る。   Although a particular embodiment of apparatus 600 is shown in FIG. 6, various aspects in accordance with the present disclosure may be one or more application specific integrated circuits (ASICs), field programmable gate arrays (FPGAs), dedicated or programmable. Any other combination of hardware can also be implemented.

本明細書の態様が特定の実施形態に関して説明されたが、これらの実施形態は本開示の原理および適用例を示すものにすぎないことを理解されたい。したがって、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に多数の変更が行われ得ること、および他の構成が考案され得ることを理解されたい。   Although aspects herein have been described with reference to particular embodiments, it is to be understood that these embodiments are merely illustrative of the principles and applications of the present disclosure. Accordingly, it should be understood that numerous modifications can be made to the exemplary embodiments and other configurations can be devised without departing from the spirit and scope of the disclosure.

Claims (10)

圧縮センスされた画像を処理するための装置であって、
命令とデータとを記憶するためのメモリと、
メモリに通信可能に結合され、データと命令とにアクセスするように構成されたプロセッサとを含み、命令が、プロセッサによって実行されたとき、
MxN圧縮センシング行列を使用して生成されるM個の圧縮センス測定値を取り出すことであって、圧縮センス測定値が、シーンの単一ネイティブ解像度N‐ピクセル画像の圧縮されたバージョンを表す、取り出すことと、
圧縮センス測定値から再構築されるべき所望の2次元マルチ解像度画像の大きさを決定することと、
決定された大きさに基づいて、複数の領域を所望の2次元マルチ解像度画像に割り振ることであって、割り振られた複数の領域の各々が、単一ネイティブ解像度画像のネイティブ解像度に等しいかまたはそれよりも小さい決定されたピクセル解像度を有する、割り振ることと、
各それぞれの割り振られた領域について拡張行列を定義することであって、各拡張行列の大きさが、割り振られた領域の決定されたピクセル解像度に基づいて各それぞれの割り振られた領域について決定される、定義することと、
圧縮センス測定値と、圧縮センシング行列と、定義された拡張行列とを使用して、シーンのマルチ解像度再構築画像を生成することと
を行うようにプロセッサを構成する、
装置。
An apparatus for processing a compression sensed image comprising:
A memory for storing instructions and data;
A processor communicatively coupled to the memory and configured to access data and instructions, wherein the instructions are executed by the processor;
Retrieving M compressed sense measurements generated using an MxN compressed sensing matrix, wherein the compressed sense measurements represent a compressed version of a single native resolution N-pixel image of a scene And
Determining a desired two-dimensional multi-resolution image size to be reconstructed from the compressed sense measurements;
Allocating a plurality of regions to a desired two-dimensional multi-resolution image based on the determined size, wherein each of the allocated regions is equal to or equal to a native resolution of a single native resolution image Having a determined pixel resolution smaller than,
Defining an expansion matrix for each respective allocated region, the size of each expansion matrix being determined for each respective allocated region based on the determined pixel resolution of the allocated region Defining and
Configuring the processor to use a compressed sense measurement, a compressed sensing matrix, and a defined enhancement matrix to generate a multi-resolution reconstructed image of the scene;
apparatus.
プロセッサが、圧縮測定値が取り出された後に、複数の領域を割り振るようにさらに構成された、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the processor is further configured to allocate a plurality of regions after the compression measurements are retrieved. プロセッサが、他の割り振られた領域よりも高い決定されたピクセル解像度を有する少なくとも1つの関心のある領域を割り振るようにさらに構成された、請求項1に記載の装置。   The apparatus of claim 1, wherein the processor is further configured to allocate at least one region of interest having a determined pixel resolution higher than other allocated regions. プロセッサが、割り振られた関心のある領域のうちの1つを変更することによって、または追加の関心のある領域を追加することによって、割り振られた関心のある領域を再構成するようにさらに構成された、請求項3に記載の装置。   The processor is further configured to reconstruct the allocated region of interest by changing one of the allocated regions of interest or by adding additional regions of interest. The apparatus according to claim 3. プロセッサが、手動入力に基づいて少なくとも1つの関心のある領域を生成するようにさらに構成された、請求項3に記載の装置。   The apparatus of claim 3, wherein the processor is further configured to generate at least one region of interest based on manual input. プロセッサが、自動的に少なくとも1つの関心のある領域を生成するようにさらに構成された、請求項3に記載の装置。   The apparatus of claim 3, wherein the processor is further configured to automatically generate at least one region of interest. 圧縮センスされた画像を処理するためのコンピュータにより実装される方法であって、
MxN圧縮センシング行列を使用して生成されるM個の圧縮センス測定値を取り出すステップであって、圧縮センス測定値が、シーンの単一ネイティブ解像度Nピクセル画像の圧縮されたバージョンを表す、取り出すステップと、
圧縮センス測定値から再構築されるべき所望の2次元マルチ解像度画像の大きさを決定するステップと、
決定された大きさに基づいて、複数の領域を所望の2次元マルチ解像度画像に割り振るステップであって、割り振られた複数の領域の各々が、単一ネイティブ解像度画像のネイティブ解像度に等しいかまたはそれよりも小さい決定されたピクセル解像度を有する、割り振るステップと、
各それぞれの割り振られた領域について拡張行列を定義するステップであって、各拡張行列の大きさが、割り振られた領域の決定されたピクセル解像度に基づいて各それぞれの割り振られた領域について決定される、定義するステップと、
圧縮センス測定値と、圧縮センシング行列と、定義された拡張行列とを使用して、シーンのマルチ解像度再構築画像を生成するステップと
を含む、コンピュータにより実装される方法。
A computer implemented method for processing a compression sensed image comprising:
Retrieving M compressed sense measurements generated using an MxN compressed sensing matrix, wherein the compressed sense measurements represent a compressed version of a single native resolution N-pixel image of a scene. When,
Determining a desired two-dimensional multi-resolution image size to be reconstructed from the compressed sense measurements;
Allocating a plurality of regions to a desired two-dimensional multi-resolution image based on the determined size, wherein each of the allocated regions is equal to or equal to a native resolution of a single native resolution image Allocating having a determined pixel resolution less than
Defining an expansion matrix for each respective allocated region, wherein the size of each expansion matrix is determined for each respective allocated region based on the determined pixel resolution of the allocated region Define the steps,
A computer-implemented method comprising generating a multi-resolution reconstructed image of a scene using compressed sense measurements, a compressed sensing matrix, and a defined enhancement matrix.
圧縮測定値が取り出された後に、複数の領域を割り振るステップをさらに含む、請求項7に記載のコンピュータにより実装される方法。   The computer-implemented method of claim 7, further comprising allocating a plurality of regions after the compression measurement is retrieved. 他の割り振られた領域よりも高い決定されたピクセル解像度を有する少なくとも1つの関心のある領域を割り振る、請求項7に記載のコンピュータにより実装される方法。   8. The computer-implemented method of claim 7, allocating at least one region of interest having a determined pixel resolution that is higher than other allocated regions. 割り振られた関心のある領域のうちの1つを変更することによって、または追加の関心のある領域を追加することによって、割り振られた関心のある領域を再構成するステップをさらに含む、請求項9に記載のコンピュータにより実装される方法。   10. Reconstructing the allocated region of interest by changing one of the allocated regions of interest or by adding additional regions of interest. A computer-implemented method according to claim 1.
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